一种高角度透波率的频率选择表面结构制造技术

本实用新型专利技术的一种高角度透波率的频率选择表面结构，其特征在于，包括折射层、金属层和介质基板，折射层设置在金属层上，而金属层设置在介质基板上，且金属层上设有多个呈矩形阵列间隔设置的十字形环孔。本实用新型专利技术的一种高角度透波率的频率选择表面结构，选取十字形环孔的缝隙单元为基本图形单元，利用折射层与空气的介电常数不同，当空气中的电磁波穿过折射层时，折射角的角度小于入射角的角度，从而减小了电磁波的入射角度。因此在不破坏FSS原有基底特性下，通过电磁波的折射，减小入射角度，使得中心频率的透过率有了显著的提高，进一步优化了频率选择表面传输特性。

A frequency selective surface structure with high transmissivity

【技术实现步骤摘要】
一种高角度透波率的频率选择表面结构
本技术涉及微波滤波领域，更具体地，涉及一种高角度透波率的频率选择表面结构。
技术介绍
频率选择表面(FSS)是一种空间滤波器，与电磁波相互作用表现出明显的带通或帯阻特性，由周期性排列的金属贴片或开孔单元构成的一种二维周期阵列结构。因其具有特定频率选择作用而广泛应用于微波、红外直至可见光波段，成为国内外研究热点。频率选择表面在工程应用中，往往印刷在固定基底上，当入射电磁波倾角过大时，会导致中心频点偏移过大，透波率迅速下降，针对如何提高设计频点透过率问题。提出利用缝隙型单元改变为环形单元和增大缝隙单元宽度的方法，这些方法应用虽然在一定程度上提高透波率，然而对固定基底FSS，当大角度入射电磁波时，仍存在较大程度的传输损耗。
技术实现思路
本技术提供一种在不破坏FSS原有基底特性下可使中心频率的透过率能显著提高的高角度透波率的频率选择表面结构，以解决现有频率选择表面无法传输损耗的技术问题。根据本技术的一个方面，提供一种高角度透波率的频率选择表面结构，包括折射层、金属层和介质基板，所述折射层设置在所述金属层上，所述金属层设置在所述介质基板上，且所述金属层上设有多个呈矩形阵列间隔设置的十字形环孔。在上述方案基础上优选，所述折射层对电磁波的折射率大于空气对电磁波的折射率，所述十字形环孔的宽度为0.5mm，且所述十字形环孔的臂宽为1.9mm，臂长为2.7mm。在上述方案基础上优选，相邻两个所述的十字环形孔之间的间距为9mm。本技术的一种高角度透波率的频率选择表面结构，选取十字形环孔的缝隙单元为基本图形单元，利用折射层与空气的介电常数不同，当空气中的电磁波穿过折射层时，折射角的角度小于入射角的角度，从而减小了电磁波的入射角度。因此在不破坏FSS原有基底特性下，通过电磁波的折射，减小入射角度，使得中心频率的透过率有了显著的提高，进一步优化了FSS的传输特性。附图说明图1为本技术的斯涅尔定律的原理图；图2为本技术的无折射层的频率选择表面侧视图；图3为本技术的有折射层的频率选择表面侧视图；图4为本技术的十字形环孔的结构示意图；图5为本技术的高角度透波率的频率选择表面结构的正视图；图6为本技术的无折射层FSS的频率响应曲线；图7为本技术的有折射层FSS的频率响应曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。根据斯涅尔定律可知，当光波从一种介质传播到另一个具有不同折射率的介质时，会发生折射现象，如图1所示，当介质1介电常数小于介质2介电常数时，折射角θ2小于入射角θ1。而现代物理学已经证实光是电磁波，当介质1为空气时，在大角度入射下，电磁波通过介质2，产生折射，折射角θ2小于入射角θ1，从而减小了电磁波的入射角度。因此在不破坏FSS原有基底特性下，通过电磁波的折射，减小入射角度，使得中心频率的透过率有了显著的提高，进一步优化了FSS的传输特性。请参阅图4，并结合图5所示，本技术的一种高角度透波率的频率选择表面结构，包括折射层30、介质基板20和金属层10，折射层30设置在金属层10上，金属层10设置在介质基板20上，且金属层10上设有多个呈矩形阵列间隔设置的十字形环孔11，具体结构如图5所示。鉴于通常FSS的传输特性随入射角的增大而恶化，如图2，入射电磁波大角度从空气入射到介质折射层30时，根据斯涅尔定律，折射角要小于入射角，该折射电磁波再入射FSS表面上，通过该方法可以间接地减小电磁波的入射角度，如图5，在不破坏FSS原有基底情况下，可以使得中心频率的透过率有了显著提高，能进一步优化了FSS的传输特性，传输原理如图3所示。本技术利用十字形环孔结构产生一个带通效果，其工作原理是，由金属层结构的等效分布式电容和分布式电感结构形成一个LC带通滤波器。优选的，本技术的十字形环孔11的宽度为0.5mm，且十字形环孔11的臂宽d为1.9mm，臂长C为2.7mm，并且两个十字环形孔之间的间距为9mm，具体结构参阅图4所示。本技术的一种高角度透波率的频率选择表面结构，选取十字形环孔11的缝隙单元为基本图形单元，利用折射层30与空气的介电常数不同，当空气中的电磁波穿过折射层30，折射角的角度小于入射角的角度，从而减小了电磁波的入射角度。因此在不破坏FSS原有基底特性下，通过电磁波的折射，减小入射角度，使得中心频率的透过率有了显著的提高，进一步优化了FSS的传输特性。为了进一步验证本技术的效果，以下将以无折射层FSS和增加折射层后的FSS进行分别测试其中心透过率。具体测试结果如下，图6为无折射层FSS的频率响应曲线，图6中，曲线1表示试验电磁波的入射角度为0度时无折射层FSS的频率响应曲线，曲线2表示试验电磁波的入射角度为20度时无折射层FSS的频率响应曲线，曲线3表示试验电磁波的入射角度为30度时无折射层FSS的频率响应曲线，曲线4表示试验电磁波的入射角度为40度时无折射层FSS的频率响应曲线，曲线5表示试验电磁波的入射角度为50度时无折射层FSS的频率响应曲线，曲线6表示试验电磁波的入射角度为60度时无折射层FSS的频率响应曲线，曲线7表示试验电磁波的入射角度为70度时无折射层FSS的频率响应曲线由于10mm基底存在0.02的损耗正切值，在电磁波正入射时，10.0GHz处的传输损耗为-0.97dB，当入射角继续增大到70°时，中心频率漂移到10.4GHz，传输损耗随之增大为-2.54dB，FSS结构的传输特性随入射角变化而变差。表1有无折射层FSS结构的特性对比在增加折射层后，如图7，正入射时中心频率的传输损耗由原来的0.97dB减小为0.69dB，70°入射时传输损耗由2.54dB减小为1.83dB，频率漂移由0.4GHz减小为0.15GHz，其中，图7中，曲线1表示试验电磁波的入射角度为0度时有折射层FSS的频率响应曲线，曲线2表示试验电磁波的入射角度为20度时有折射层FSS的频率响应曲线，曲线3表示试验电磁波的入射角度为30度时有折射层FSS的频率响应曲线，曲线4表示试验电磁波的入射角度为40度时有折射层FSS的频率响应曲线，曲线5表示试验电磁波的入射角度为50度时有折射层FSS的频率响应曲线，曲线6表示试验电磁波的入射角度为60度时有折射层FSS的频率响应曲线，曲线7表示试验电磁波的入射角度为70度时有折射层FSS的频率响应曲线。综上试验可以得出，通过合理选取折射层的参数，能有效缓解了大角度入射下引起的中心频率的漂移和透波率的下降，极大地提高了FSS的传输特性。最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本技术的保护范围。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高角度透波率的频率选择表面结构，其特征在于，包括折射层、金属层和介质基板，所述折射层设置在所述金属层上，所述金属层设置在所述介质基板上，且所述金属层上设有多个呈矩形阵列间隔设置的十字形环孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种高角度透波率的频率选择表面结构，其特征在于，包括折射层、金属层和介质基板，所述折射层设置在所述金属层上，所述金属层设置在所述介质基板上，且所述金属层上设有多个呈矩形阵列间隔设置的十字形环孔。


2.如权利要求1所述的一种高角度透波率的频率选择表面结构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岭，陈志勇，
申请(专利权)人：武汉灵动时代智能技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42